Acoplamiento molecular

Acoplamiento molecular

Adriana Constanza Vidarte Vaca1, Yuli Karolina Noriega2, Evelyn Alexandra Parra 3, Geraldine Suaza Vanegas4, Freddy Mauricio Pardo Patiño5 Shaniar Zuleny Morales5

Estudiantes de Bioquímica. Licenciatura en Ciencias Naturales y Ed. Ambiental. Universidad Surcolombiana. Ciudad, Neiva.        

1Adriana Vidarte: u20172163078@universidad.edu.co

2Yuli Karolina Noriega: u20172162345@universidad.edu.co

3Evelyn Alexandra Parra: u20172161302@universidad.edu.co

4Geraldine Suaza Vanegas: u2017264043@universidad.edu.co

5Feddy Mauricio Pardo Patiño: u20172163075@universidad.edu.co

6Shaniar Zuleny Morales: u20172161103@universidad.edu.co

Actividad entregada: 4- octubre-2019

Resumen

En esta práctica de laboratorio se realiza la preparación de cálculos de acoplamiento a partir del ensamble del inhibidor de la Benzamidina con la serin-proteasa beta tripsina y también del ensamble del inhibidor XK263 de la Proteasa del HIV, dichos cálculos se intentan poner a los Ligandos en los Sitios de Unión, teniendo en cuenta que antes de acoplar una molécula, se necesita definir primero los átomos que constituyen el Ligando y el Sitio de Unión en la proteína dónde se une el fármaco. La estructura que se usa proviene de Brookhaven Protein Databank y ya contiene a la Benzamidina y a la proteasa del HIV cocristalizadas, por lo tanto, se hace una copia de su respectivo inhibidor y se acopla a la proteína, comparando la estructura acoplada con la estructura de rayos X.

Palabras claves: Acoplamiento, inhibidor, Ligando, Sitio de unión, estructura y rayos X.

Introducción

La Biología, es aquella rama de las ciencias naturales que estudia a los seres vivos, la cual alberga múltiples disciplinas, tales como la zoología, microbiología, botánica, anatomía, bioquímica, genética, biotecnología, sistemática, biología celular, entre otras. Así como la bioquímica es la química que se ocupa del estudio de los seres vivos, especialmente de la estructura y función de sus componentes químicos, como las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos; la biología celular busca de alguna manera llegar a comprender las múltiples funciones de la célula, mientras que la genética alberga un espacio al que se conoce como herencia.

Según (Cañedo Andalia & Arencibia , 2005) “Durante la segunda mitad del siglo XX, la bioquímica mostró un avance acelerado, sobre todo, a partir del desarrollo de nuevas técnicas como la cromatografía, la difracción de rayos X, el marcaje por isótopos y la aparición del microscopio electrónico, que abrieron el camino para el análisis detallado y el descubrimiento de muchas moléculas y rutas metabólicas de la célula”. De igual manera todas las disciplinas que enmarca la biología fueron avanzando con un ímpetu desconocido.

Por su parte la biotecnología, de igual manera como toda tecnología que inquiera utilizar sistemas biológicos y organismos vivos o en su defecto partes de ellos, para obtener o modificarlos en busca de algunos objetivos específicos. Como lo nombra (Cañedo Andalia & Arencibia , 2005) "Su desarrollo se encuentra estrechamente relacionado con los progresos en materia de ingeniería genética, una tecnología que se desarrolló a partir de los años 70 y que posibilita la manipulación y la transferencia del ADN de unos organismos a otros. Mediante esta técnica, cuya aplicación simboliza a la biotecnología moderna, es posible desarrollar nuevas especies, corregir defectos genéticos, potenciar y eliminar cualidades de los organismos en el laboratorio, así como la fabricación de numerosos compuestos para usos específicos” 

 Mientras que la biotecnología se puede utilizar parar dar un diagnóstico y tratamientos a las enfermedades, como lo dice (Jacome Zapata , 2014) “Es un área multidisciplinaria, que emplea la biología, química y procesos, con gran uso en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina” , la bioinformática por su parte busca mediante el uso de computadores el análisis de secuencias de datos en la investigación biológica, según (Jacome Zapata , 2014) “Es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas biológicos usando herramientas computacionales y hace que sea posible la rápida organización y análisis de los datos biológicos”

La bioinformática se logra definir en un ámbito más general como el estudio de la información de la biología, para así, dar un cumplimiento a el reto más grande que enfrenta el cual es responder a la oleada de datos que provienen del proyecto “Genoma humano”  el cual según  (La genetica , 2014) “es un proyecto científico internacional que pretende llegar a descifrar toda la información o recetas que poseemos en cada uno de nuestros cromosomas e interpretar su significado, regulación y funcionamiento en condiciones normales y patológicas, para así posteriormente utilizar todos estos conocimientos en beneficio de la humanidad, para poderlas reparar en caso de que estén taradas o se estropeen en el transcurso de nuestras vidas”. La bioinformática es una disciplina que se encuentra en vinculada fuertemente a las ciencias de la vida y de la información, esta proporciona información y recursos los cuales pueden favorecer la investigación biomédica, según (Murray , y otros, 2010)“El objetivo central de un proyecto de bioinformática típico es montar toda la información disponible relevante para un tema particular en una ubicación única, lo que suele denominarse una biblioteca o base de datos, en un formato uniforme que haga que los datos se presten a manipulación y análisis por medio de algoritmos de computadora”

Materiales y métodos

Para el inicio de esta práctica, se necesitó un computador donde el docente nos dio las indicaciones necesarias para iniciar.  El Acoplamiento Molecular del inhibidor de Benzamidina acoplado en la Beta Tripsina, con la estructura de rayos Luego abrimos el archivo del banco de datos de proteínas, 3ptb.ent, localizado en la carpeta Tutorials/Docking/Beta Trypsin de la instalación ArgusLab. Para seleccionar el tipo correcto de archivo en el diálogo, Asegurándonos que la herramienta Molecule Tree View esté visible. Donde seleccionamos Tools/Molecule Tree View en el menú de opciones para abrir la barra de herramientas de Vista Árbol (Tree View). Luego abrimos la carpeta de Residues/Misc para mostrar el residuo de Benzamidina; después abrimos el archivo del banco de datos de proteínas, 3ptb.ent, localizado en la carpeta Tutorials/Docking/BetaTrypsin de la instalación de ArgusLab.  Luego nos aseguramos que la herramienta Molecule Tree View esté visible. Para poder seleccionar Tools/Molecule Tree View del menú de opciones o pulsar en el botón de la barra de herramientas para abrir la Vista del Árbol (Tree View), después Pulsamos el botón izquierdo sobre "1 BEN " en la Vista del Árbol para seleccionar el residuo de Benzamidina. Debe aparecer amarillo y Seleccionar la opción de menú Edit/Hide Unselected o usar el atajo (Ctrl+U) para esconder todos los átomos que no se seleccionaron, los únicos átomos que se mostraron  en la pantalla y  debe de pertenecer a la molécula de la Benzamidina  y   Centrar  a la Benzamidina en la ventana  y seleccionar la opción de menú View/Center Molecule in Windows en el atajo de "Alt+C ", o apretando el botón en la barra de herramientas. Mientras que la Benzamidina está seleccionada, y agregar los hidrógenos y sujetando la tecla "Shift " y apretando el botón en la barra de herramientas. Pulsar el botón derecho sobre "1 BEN" en la Vista del Árbol y seleccionarla opción “Make a Ligand Group from this Residue”. ArgusLab y construir un grupo justo debajo de la carpeta Groups con el mismo nombre "1 BEN" esto debe ser de tipo = Ligando después Pulsar el botón izquierdo o el residuo "1 BEN " de la carpeta Residues/Misc o en el grupo "1 BEN " de la carpeta Groups y cualquier acción seleccionar los átomos del Ligando en la pantalla y Copie (Ctrl+C) y Pegue (Ctrl+V) el residuo seleccionado. Buscar   la carpeta de Residues/Misc en la herramienta de Vista de Árbol (Tree View) y ver el nuevo residuo resaltado con un nombre como "810BEN" y Hacer   el grupo de Ligando de este nuevo residuo de la misma manera que anteriormente. Pulsar el botón derecho sobre "810 Ben" y seleccionar el "Make a Ligand Group from this Residue" y tener dos ligandos en la carpeta de Groups llamados "1 BEN" y "2 BEN" y renombrar los dos grupos de ligando y Pulsar el botón derecho en "1 BEN" en la carpeta de los Grupos y seleccionar la opción "Modif. Group...". En el dialogo Modify Group, teclee en un nuevo nombre. Llamémoslo "ligand-xray" y Asegurar que no cambie el tipo de los Grupos. debe ser un Ligando y Hacer lo mismo para "2 BEN", para nombrarla "ligand”. Para distinguir más fácilmente a los dos ligandos en la ventana de los gráficos, y usar y poder hacer varias cosas diferentes. Una sería escoger la opción View/Color By Molecule. Y la Otro sería cambiar el estilo de representación de uno de los ligandos. Y preferir el último. Pulsar el botón derecho en el Grupo nombrado "ligand", y seleccionar el "Set Render Mode" y escoger la opción "Cylinder med". Notar que, el Grupo pegado (nombrado "ligand") no necesita estar en un lugar especial en la pantalla. Podría ser en cualquier parte que desee. Esto se moverá durante el acoplamiento. Luego Construir el sitio de unión para el grupo ligand-xray.  En La manera fácil es pulsando el botón derecho en el grupo del ligand-xray en la carpeta de los Grupos y seleccionar la opción de menú "Make a BindingSite Group for this Group". Esto genera un BindingSite que consiste en todos los residuos que tienen por lo menos un átomo

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